¿Qué refrigerantes se utilizan en la refrigeración líquida de centros de datos de IA?

Resumen de las Familias de Refrigerantes

La elección de la arquitectura es lo primero; el refrigerante viene después. Este artículo se centra en las propiedades y criterios de selección dentro de cada familia.

PG25: el estándar de refrigeración para IA

Qué es

PG25 está compuesto por un 25 % de propilenglicol en volumen, un 75 % de agua tratada (normalmente desionizada) y un paquete de inhibidores de corrosión. Se utiliza propilenglicol en lugar de etilenglicol debido a su toxicidad significativamente menor, una consideración importante cuando una fuga dentro de una sala de datos es una posibilidad real y cuando el personal está expuesto al fluido durante las tareas de mantenimiento.

Por qué es el estándar

Existen tres razones principales, por orden de importancia:

1. Protección contra congelación. El PG25 se congela aproximadamente entre −10 °C y −13 °C, dependiendo de la formulación exacta y del paquete de inhibidores. Esto es importante no solo en climas fríos, sino también en cualquier circuito que pueda quedar aislado y sin circulación, como un rack en mantenimiento, una implementación en fase de transporte o una parada de planta durante un fin de semana invernal. El agua congelada dentro de una placa fría de microcanales puede destruirla, y el daño no siempre es visible hasta que el circuito vuelve a llenarse y presurizarse.

2. Protección contra la corrosión. Esta función la realizan los inhibidores, no el glicol. Los refrigerantes modernos para centros de datos utilizan tecnología OAT (Organic Acid Technology) en lugar de las antiguas formulaciones IAT basadas en silicatos. La diferencia es especialmente importante para el hardware de IA: los silicatos pueden formar depósitos gelatinosos que obstruyen las placas frías de microcanales, mientras que los inhibidores OAT crean una fina película protectora sobre las superficies metálicas. Para cualquier circuito con placas frías se debe especificar un refrigerante OAT libre de silicatos.

3. Estabilidad microbiológica. A una concentración del 25 %, el propilenglicol es generalmente biostático, lo que dificulta la proliferación de microorganismos. Por debajo de aproximadamente el 10 %, el glicol se convierte en una fuente de carbono y aumenta significativamente el riesgo de contaminación biológica. Por ello, reducir la concentración para “ahorrar dinero” o “mejorar la transferencia térmica” suele resultar contraproducente.

Qué coste tiene

La penalización térmica es real y debe considerarse en el diseño. A una temperatura aproximada de 40 °C:

De ello se derivan tres consecuencias de diseño:

• Los caudales deben aumentar para conseguir la misma capacidad de disipación térmica, ya que la capacidad calorífica volumétrica (ρcₚ) es menor. Normalmente se requiere entre un 5 % y un 10 % más de caudal volumétrico que en un sistema basado únicamente en agua.

• La potencia de bombeo prácticamente se duplica para un mismo caudal, ya que la viscosidad es aproximadamente el doble que la del agua. En instalaciones de gran escala, esto representa un coste operativo real y un factor importante dentro del PUE.

• La eficacia de los intercambiadores de calor y de las placas frías disminuye debido a que la conductividad térmica es aproximadamente un 22 % inferior. Tanto la temperatura de aproximación en el intercambiador de calor del CDU como la resistencia térmica entre la unión del chip y el refrigerante aumentan. Los datos de rendimiento publicados por los fabricantes deben evaluarse utilizando las propiedades reales del fluido.

Clases de temperatura de suministro ASHRAE Serie W

Fluidos de inmersión monofásicos

Propiedades típicas